CN104240793A - 一种纳米导电银浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纳米导电银浆及其制备方法，其特征在于，各组分的质量百分含量如下：银粉：20％～90％、高分子树脂：0.01～5％、有机硅油：0.01～5％、增稠剂1：0.01～10％、增稠剂2：0.01～5％、增塑剂：0.01～5％、分散剂：0.5～1％、流平剂：0.5～1％、溶剂1：5％～20％、溶剂2：5～20％。本发明的纳米导电银浆低温烧结性能显著，节约能源；成型后的电路具高导电性、高粘附性，高硬度的优点；所选的Teslin基材可降解、绿色环保。在RFID电子标签、LED电路板、触摸屏电路等浆料应用领域有广泛的应用前景。

Description

一种纳米导电银浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种导电浆料，尤其涉及一种适于丝网印刷在Teslin基底上的纳米导电银浆及其制备方法，属于电子浆料制备领域。

背景技术

随着电子信息产业进入高速发展阶段，也让电子浆料和超细银粉末行业有了长足发展。电子浆料集冶金、化工、电子技术于一体，是一种具有高技术的电子功能材料。

由于金属银有着最高的导电率，又有优异的物理化学性能，因此，银导电浆料系列产品是电子工业中应用最为广泛、同时用量也是最大的一种贵金属浆料，是生产各种电子元器件产品的基本功能材料，主要用于制造厚膜集成电路、电容器、太阳能电池电极、LED冷光源、OLED(有机发光显示器)、RFID(射频可识别标签)制造、印刷及薄膜开关、柔性电路、导电胶、敏感元器件及其它电子元器件。

导电银浆又分为微米导电银浆、亚微米导电银浆、微纳复合导电银浆及纳米导电银浆。其中纳米导电银浆作为一种将纳米技术引进导电银浆的产物，有着纳米材料特有的优点：如低温烧结，节约能源；高导电性，节约成本以及分散性能好，兼容各种工艺等诸多优点。

印刷导电银浆主要方法有丝网印刷，柔性印刷、凹印、胶印以及喷墨印刷。其中丝网印刷的印刷适应性强，可在不同材料和不同形状的承印物上进行印刷，如Teslin、PET薄膜，PI薄膜，硅片，各种金属板及各种纸张等。PET，PI等使用后难降解，对环境破坏大；Teslin是一种聚烯烃微孔材料，具有可降解，可循环利用、环保的特点；而且对溶剂的吸收性高、介电常数低及材质比较柔软，易于印刷和内置，在驾驶证、会员卡、图形的标签等制造领域有着广泛的应用。

虽然Teslin凭借其独特和优良的材料性质在印刷电子行业得到广泛应用，但是目前还没用一款针对Teslin基材设计的专用丝印银浆，解决丝网印刷印适性的同时，能够在此基材上具有高导电性，高粘附性，高耐水耐腐蚀性，高硬度的特性。

发明内容

本发明的目的在于针对Teslin基材独有的特性，提供一种适用于丝网印刷在Teslin基材上纳米导电银浆。本发明的纳米导电银浆低温烧结性能显著，节约能源；成型后的电路具高导电性、高粘附性，高硬度的优点；所选用的Teslin基材可降解、可循化利用、绿色环保。

本发明提供的纳米导电银浆，其特征在于：该导电银浆由功能材料和浆料溶剂载体组成，各组分的质量百分含量如下：银粉：20％～90％、高分子树脂：0.01～5％、有机硅油：0.01～5％、增稠剂1：0.01～10％、增稠剂2：0.01～5％、增塑剂：0.01～5％、分散剂：0.5～1％、流平剂：0.5～1％、溶剂1：5％～20％、溶剂2：5～20％。

所述的纳米银粉平均粒径为20～100nm。

所述的高分子树脂为热固性丙烯酸树脂，可以为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯，聚N-强甲基丙烯酸酰胺、聚丙烯酸月桂酯、聚丙烯酸-2-羟基乙酯中的任意一种。

所述的增稠剂1可以为羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素中的任意一种或几种。

所述的增稠剂2可以为聚乙二醇10000、聚乙二醇20000、聚乙二醇30000、聚乙二醇40000、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、卡波树脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸酯共聚乳液、顺丁橡胶、丁苯橡胶、聚氨酯、改性聚脲、低分子聚乙烯蜡中的任意一种或几种。

所述的增塑剂可以为己二酸酯、壬二酸酯、癸二酸酯、己二酸二辛酯DOA、癸二酸二辛酯DOS、邻苯二甲酸二丁酯己二酸丙二醇聚酯、癸二酸丙二醇聚酯、邻苯二甲酸聚酯的任意一种或几种。

所述的分散剂可以为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠、失水山梨醇油酸三酯、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯的任意一种或几种。

所述的流平剂可以为二甲基硅氧烷，聚甲基苯基硅氧烷、乙二醇二丁醚、有机基改性聚硅氧烷的任意一种或几种。

所述的溶剂1可以为水、甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、异丙醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、异丁醇、松油醇，二甘醇，三甘醇的任意一种或几种。

所述的溶剂2可以为甲醚、乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇苯醚、甲基叔丁醚、苯甲醚中的一种或几种任意比例的混合。

一种纳米导电银浆，包含步骤为：

a)、按一定的质量比，将增稠剂，分散剂，流平剂充分溶解到到溶剂1和溶剂2的混合溶剂中；

b)、将高分子树脂，有机硅油加入到上述混合溶剂配制成浆料溶剂载体；

c)、加入增塑剂1和增塑剂2，分散均匀后加入纳米银粉，通过机械搅拌，超声分散等方法混合均匀，最后用研磨机研磨至浆料粒度在2μm以下，用800目筛网过滤得到本发明的纳米导电银浆。

其中，步骤c)中，所述的纳米导电银浆的粘度为10000～30000mpa·s。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的纳米导电银浆，选用的溶剂具有良好的银粉溶解性，沸点适中，表面张力符合印刷要求，在Teslin基底上铺展性好，低毒环保。

(2)选用的高分子树脂为热固型丙烯酸树脂，其溶剂载体为水，无毒无害，在银浆溶剂中溶解迅速均匀，与Teslin基地粘附性强，并且固化后耐水耐热。

(3)选用的银粉为化学法制备的纳米银粉，表面包裹高分子聚合物作为稳定剂，分散性能优良；低温烧结性能，节约能源；高导电性，节约成本等优点。

(4)整个银浆制备过程简单，银浆性质稳定，丝网印刷在Teslin基材上具有优异的导电性、粘附性及抗老化性。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1：

一种纳米导电银浆，其组成及各组分的质量百分比如下：

聚甲基丙烯酸甲酯：      0.2％

有机硅油：              0.06％

羟丙基甲基纤维素：      0.4％

聚乙二醇40000：         0.01％

己二酸酯：              5％

六偏磷酸钠和焦磷酸钠：  0.5％

二甲基硅氧烷：          0.5％

乙醇：                  10％

乙二醇单甲醚：          10％

银粉：                  73.9％

所述纳米银浆的制备步骤如下：

a)、按一定的质量比，将增稠剂，分散剂，流平剂充分溶解到到乙醇和乙二醇单甲醚的的混合溶剂中；

b)、将聚甲基丙烯酸甲酯和有机硅油加入到上述混合溶剂配制成浆料溶剂载体；

c)、加入羟丙基甲基纤维素、聚乙二醇40000，分散均匀后加入纳米银粉，通过机械搅拌0.5h，超声分散0.5h，最后用研磨机研磨至浆料粒度在2μm以下，用800目筛网过滤得到本发明的纳米导电银浆。

使用美国Brookfield DV-III旋转粘度计测其粘度为20000mpa·s，外观为砖红色。用250目丝网印刷在Teslin基材上。150℃条件下烧结3min，线路厚度为5μm，电导率为1.5*10⁷Ω^-1m^-1，硬度为4H，附着力为5A(0A表示无附着力，1A，2A，3A，4A，5A表示附着力依次增强，附着力最优表示为5A)。

实施例2：

一种纳米导电银浆，其组成及各组分的质量百分比如下：

聚甲基丙烯酸乙酯：  0.5％

有机硅油：          0.03％

羧甲基纤维素钠：    0.01％

聚乙烯吡咯烷酮：    0.05％

邻苯二甲酸二丁酯：  0.01％

三聚磷酸钠：        0.5％

二甲基硅氧烷：      0.5％

二甘醇：            5％

甲基叔丁醚：        5％

纳米银粉：          88.4％

其具体制备过程见实施例1

经测试，粘度为18000mpa·s，外观为暗红色。用200目丝网印刷在Teslin基材上，150℃条件下烧结3min，线路厚度为4μm，电导率为2*10⁷Ω^-1m^-1，硬度为4H，附着力为5A。

实施例3：

一种纳米导电银浆，其组成及各组分的质量百分比如下：

聚丙烯酸-2-羟基乙酯：  1％

有机硅油：             1％

乙基纤维素：           2％

聚氧化乙烯：           2％

苯二甲酸聚酯：         2％

三聚磷酸钠：           1％

聚甲基苯基硅氧烷：     1％

松油醇：               10％

甲醚：                 10％

60nm纳米银粉：         70％

其具体制备过程见实施例1

粘度为23000mpa.s，外观为黄色。用300目丝网印刷在Teslin基材上，150℃条件下烧结3min，线路厚度为5μm，电导率为1.3*10⁷Ω^-1m^-1，硬度为4H，附着力为5A。

实施例4：

一种纳米导电银浆，其组成及各组分的质量百分比如下：

聚丙烯酸月桂酯：    2％

有机硅油：          2％

羟丙基甲基纤维素：  5％

聚乙二醇20000：     3％

癸二酸丙二醇聚酯：  3％

三聚磷酸钠：        0.5％

二甲基硅氧烷：      0.5％

水：                10％

乙二醇苯醚：        10％

40nm银粉：          64％

其具体制备过程如实例1

经测试：粘度为28000mpa.s，外观为青黄色。用250目丝网印刷在Teslin基材上，150℃条件下烧结3min，线路厚度为6μm，电导率为1.1*10⁷Ω^-1m^-1，硬度为4H，附着力为5A。

实例5：

一种纳米导电银浆，其组成及各组分的质量百分比如下：

聚N-强甲基丙烯酸酰胺：  5％

有机硅油：              5％

乙基纤维素：            10％

聚丙烯酸：              5％

己二酸丙二醇聚酯：      5％

甲基戊醇：              1％

乙二醇二丁醚：          1％

丙三醇：                10％

苯甲醚：                10％

20nm银粉：              48％

其具体制备过程如实例1

粘度为30000mpa.s，外观为青色。用300目丝网印刷在Teslin基材上，150℃条件下烧结3min，线路厚度为5μm，电导率为1.8*10⁷Ω^-1m^-1，硬度可达5H，附着力为5A。

Claims (10)

1.一种纳米导电银浆及其制备方法，其特征在于，各组分的质量百分含量如下：银粉：20％～90％、高分子树脂：0.01～5％、有机硅油：0.01～5％、增稠剂1：0.01～10％、增稠剂2：0.01～5％、增塑剂：0.01～5％、分散剂：0.5～1％、流平剂：0.5～1％、溶剂1：5％～20％、溶剂2：5～20％。

2.根据权利要求1所述的纳米导电银浆，其特征在于：所述银粉为平均粒径为20～100nm。

3.根据权利要求1所述的纳米导电银浆，其特征在于：所述的高分子树脂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯，聚N-强甲基丙烯酸酰胺、聚丙烯酸月桂酯、聚丙烯酸-2-羟基乙酯中的任意一种或几种。

4.根据权利要求1、2或3所述的纳米导电银浆，其特征在于：所述的增稠剂1可以为羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素中的任意一种或几种。

所述的增稠剂2可以为聚乙二醇10000、聚乙二醇20000、聚乙二醇30000、聚乙二醇40000、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、卡波树脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸酯共聚乳液、顺丁橡胶、丁苯橡胶、聚氨酯、改性聚脲、低分子聚乙烯蜡中的任意一种或几种。

5.根据权利要求1所述的纳米导电银浆，其特征在于：所述的增塑剂可以为己二酸酯、壬二酸酯、癸二酸酯、己二酸二辛酯DOA、癸二酸二辛酯DOS、邻苯二甲酸二丁酯己二酸丙二醇聚酯、癸二酸丙二醇聚酯、邻苯二甲酸聚酯中的任意一种或几种。

6.根据权利要求5所述的纳米导电银浆，其特征在于：所述的分散剂可以为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠、失水山梨醇油酸三酯、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯中的任意一种或几种。

7.根据权利要求6所述的纳米导电银浆，其特征在于：所述的流平剂可以为二甲基硅氧烷，聚甲基苯基硅氧烷、乙二醇二丁醚、有机基改性聚硅氧烷中的任意一种或几种。

8.根据权利要求7所述的纳米导电银浆，其特征在于：所述的溶剂1可以为水、甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、异丙醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、异丁醇、松油醇，二甘醇，三甘醇任意一种或几种。

所述的溶剂2可以甲醚、乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇苯醚、甲基叔丁醚、苯甲醚一种或几种任意比例的混合。

9.根据权利要求1所述的纳米导电银浆及其制备方法，其特征在于：该纳米导电银浆制备步骤如下：

a)、按一定的质量比，将增稠剂、分散剂、流平剂充分溶解到到溶剂1和溶剂2的混合溶剂中；

b)、将高分子树脂，有机硅油加入到上述混合溶剂配制成浆料溶剂载体；

c)、加入增塑剂1和增塑剂2，分散均匀后加入纳米银粉，通过机械搅拌，超声分散等方法混合均匀，最后用研磨机研磨至浆料粒度在2μm以下，用800目筛网过滤得到本发明的纳米导电银浆。

10.根据权利要求9所述的纳米导电银浆及其制备方法，其特征在于：所述的步骤c)中纳米导电银浆的粘度为10000～30000mpa·s。